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認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：吳**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：湖北 上傳時(shí)間：2022-04-23 格式：PPT 頁數(shù)：107 大?。?.17MB 積分：28 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、2-1第第2 2篇篇 電力電子電路拓?fù)潆娏﹄娮与娐吠負(fù)?-22.1 變流電路拓?fù)涓攀鲎兞麟娐吠負(fù)涓攀?電力電子裝置最根本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)電能的變換，因此電力電子裝置最根本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)電能的變換，因此也稱為變換器，其對(duì)應(yīng)的電路稱變流電路或變換電也稱為變換器，其對(duì)應(yīng)的電路稱變流電路或變換電路，通常有路，通常有： ACDCDC，DCDCDCDC，DCACDCAC，ACACACAC變換器最基本的性能要求變換器最基本的性能要求直流輸出的性能要求直流輸出的性能要求 輸出電壓（流）的大?。红o態(tài)精度 紋波：輸出最大值與最小值的差值 紋波系數(shù)：輸出最大值與最小值的差與輸出平均值的比交流輸出的性能要求交流輸出的性能要求交

2、流電的基本要素：波形波形、大小大小、頻率頻率三種。2-32.1 變流電路拓?fù)涓攀鲎兞麟娐吠負(fù)涓攀?波形波形：一般情況要求輸出正弦波，失真度？正弦波電壓可表示為：)sin(2)(utUtu 對(duì)于周期性的非正弦波電壓，可分解為傅里葉級(jí)數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)：l基波（fundamental）頻率與工頻相同的分量l諧波頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量l諧波次數(shù)諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比ln次諧波電流含有率以HRIn（Harmonic Ratio for In）表示：l電流諧波總畸變率THDi（Total Harmonic distortion）定義為：%1001IIHRInn%1001IITHDhi2-42.1

3、 變流電路拓?fù)涓攀鲎兞麟娐吠負(fù)涓攀?大小大?。河捎诮涣麟娛撬矔r(shí)變化的，其大小的表示方法可以用瞬時(shí)值瞬時(shí)值表示，或用有效值（幅值）有效值（幅值）及相位相位描述； 頻率頻率：交流電輸出正負(fù)變化周期所對(duì)應(yīng)的頻率 對(duì)交流輸出來說，除了對(duì)輸出大小和頻率的精度要求外，輸出波形的諧波含量小也是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。交流輸入側(cè)的性能要求交流輸入側(cè)的性能要求 交流輸入側(cè)一般為電網(wǎng)，其主要考慮的是對(duì)電網(wǎng)的影響應(yīng)盡可能小，因此一般要求功率因數(shù)高、諧波污染小變換器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)變換器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 主要包含變換器在各種擾動(dòng)條件下輸出的穩(wěn)定性、超調(diào)量、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定時(shí)間等指標(biāo)。2-52.1 變流電路拓?fù)涓攀鲎兞麟娐吠負(fù)涓攀鲎儞Q

4、器的主要類型變換器的主要類型整流電路（整流電路（ ACDC） 二極管不可控橋式整流（往往帶大電容濾波） 單相、三相 晶閘管可控整流 三相大功率場合 開關(guān)電源方式（一般為： ACDC DCDC ） ACDC常采用二極管整流，由DCDC調(diào)節(jié)輸出 諧波及功率因數(shù) 無源LC濾波及補(bǔ)償、PFC電路、PWM整流電路2-62.1 變流電路拓?fù)涓攀鲎兞麟娐吠負(fù)涓攀鲋绷髯儞Q電路（直流變換電路（ DCDC） 非隔離直接變換 6種基本電路：Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、Sepic、Zeta 輸入輸出隔離的直流變換 常用電路：正激式、反激式、半橋、全橋、推挽式 高頻變壓器：鐵芯材料、線圈工藝、效

5、率 輸出級(jí)整流 器件：快速恢復(fù)二極管、肖特基二極管、MOSFET 電路：半波、全波、橋式、同步整流、交錯(cuò)并聯(lián)2-72.1 變流電路拓?fù)涓攀鲎兞麟娐吠負(fù)涓攀瞿孀冸娐罚孀冸娐罚?DCAC） 有源逆變 晶閘管三相橋式可控變流電路、雙橋12脈可控變流電路 無源逆變 單相逆變：半橋逆變、全橋逆變、推挽逆變電路 三相逆變：三相三橋臂橋式逆變、三相四橋臂橋式逆變 單相逆變組合、波形重構(gòu)技術(shù)、多電平逆變 DC變換式逆變：兩臺(tái)DC變換器合成 高頻鏈逆變：高頻變實(shí)現(xiàn)輸入輸出隔離2-82.1 變流電路拓?fù)涓攀鲎兞麟娐吠負(fù)涓攀鼋唤蛔儞Q電路（交交變換電路（ ACAC） 交流調(diào)壓 晶閘管電路：單相交流調(diào)壓、三相交流調(diào)壓

6、 全控器件：斬控式交流調(diào)壓電路 交交變頻 晶閘管電路：三相交交變頻電路 全控器件：矩陣式變換器、雙PWM變流電路2-92.2 整流電路整流電路 ACDC 整流電路有：二極管不可控整流、晶閘管可控整流、整流電路有：二極管不可控整流、晶閘管可控整流、高頻開關(guān)電源、高頻開關(guān)電源、PWM整流等許多方式整流等許多方式二極管不可控整流電路二極管不可控整流電路一般僅為輸入級(jí)電路，而非直接輸出帶負(fù)載一般僅為輸入級(jí)電路，而非直接輸出帶負(fù)載單相橋式不可控整流電容濾波的單相橋式不可控整流在u2正半周過零點(diǎn)至 t=0期間，因u2ud，故二極管均不導(dǎo)通，電容C向R放電，提供負(fù)載所需電流。至 t=0之后，u2將要超過ud

7、，使得VD1和VD4開通，ud=u2，交流電源向電容充電，同時(shí)向負(fù)載R供電。b)0iudqdp2pti,uda)+RCu1u2i2VD1VD3VD2VD4idiCiRud2-102.2 整流電路整流電路三相橋式不可控整流某一對(duì)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個(gè)，該線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時(shí)，由電容向負(fù)載放電，ud按指數(shù)規(guī)律下降。a)b)Oiaudiduduabuac0dqtpp3t 結(jié)論：二極管不可控整流，輸出電壓不可控，網(wǎng)側(cè)電流結(jié)論：二極管不可控整流，輸出電壓不可控，網(wǎng)側(cè)電流與電壓相位基本相同，但為尖峰電流，諧波大。與電壓相位基本相同，但為尖峰電流，

8、諧波大。電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形2-112.2 整流電路整流電路感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a)b)u2udi20dqpti2,u2,udb)c)iaiaOO t t感容濾波的三相橋式不可控整流 a）電路 b）輕載時(shí)的電流波形 c）重載時(shí)的電流波形2-122.2 整流電路整流電路 晶閘管可控整流電路晶閘管可控整流電路主要應(yīng)用于大功率場合：高壓直流輸電、直流傳動(dòng)、電主要應(yīng)用于大功率場合：高壓直流輸電、直流傳動(dòng)、電解、電鍍、蓄電池電極的極板化成電源、解、電鍍、蓄電池電極的極板化成電源、等等 三相全橋6脈波整流電路，如直流傳動(dòng)系統(tǒng)。整流變整流變壓器壓器三相三相整流整流

9、橋橋輸出電壓可以通過控制晶閘管的觸發(fā)角來調(diào)節(jié)；輸出電壓在工頻周期內(nèi)脈動(dòng)6次，輸出直流側(cè)諧波含量為mk（m=6, k=1，2，3.）次;輸入網(wǎng)側(cè)電流與電壓的相位差由晶閘管觸發(fā)角決定；網(wǎng)側(cè)電流諧波含量為：諧波次數(shù)為mk 1（m=6, k =1，2，3)次。2-132.2 整流電路整流電路 晶閘管三相12脈整流電路 三相12脈整流電路的工作電流波形 三相12脈波整流電路，它是高壓直流輸電的典型電路。 整流變壓器二次繞組分別采用星形和三角形接法構(gòu)成相位相差30、大小相等的兩組電壓。星形三角形0a)b)c)d)ia1Id180360ia2iab2iAIdiab2tttt000Id2333Id33IdId

10、323(1+ )Id323(1+)Id33Id132-142.2 整流電路整流電路 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路，適應(yīng)于低壓大電流電源場合，如：電解 整流變壓器二次側(cè)為兩組匝數(shù)相同極性相反的繞阻，分別接成兩組三相半波電路 整流變壓器兩繞組極性相反的目的是為了消除直流磁通消除直流磁通勢勢 平衡電抗器是為保證兩組三相半波整流電路能同時(shí)導(dǎo)電。 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路2-152.2 整流電路整流電路 電路輸出電壓仍為6脈，但數(shù)值比三相全橋電路小一半 電路輸出電流比三相全橋電路大一倍。 幾種典型的晶閘管觸發(fā)角時(shí)輸出電壓波形如右圖所示。 當(dāng) =30、60、90時(shí)，雙反星形電路的輸出電壓波

11、形 。90。60。30udududtOtOtOuaubucucuaububucucuaububucucuaub2-162.2 整流電路整流電路晶閘管整流電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)晶閘管整流電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 為實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定控制，一個(gè)完整的晶閘管可控整流電路應(yīng)由主電路、控制電路組成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)框圖如下：三相市電經(jīng)整流變壓器后給晶閘管可控整流電路供電，通過整流獲得脈動(dòng)的直流電，然后經(jīng)LC組成的低通濾波器進(jìn)行濾波后，獲得平直的直流輸出，該輸出由控制電路采樣并反饋到控制系統(tǒng)，經(jīng)調(diào)節(jié)產(chǎn)生晶閘管整流電路的觸發(fā)脈沖角，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的穩(wěn)定控制。2-172.2 整流電路整流電路晶閘管整流電路的特點(diǎn)晶閘管整流

12、電路的特點(diǎn) 整流變壓器工作在工頻狀態(tài)，體積大，重量重； 晶閘管采用移相觸發(fā)，網(wǎng)側(cè)諧波電流含量大； 直流輸出由多個(gè)脈動(dòng)波形組成，需要較大的輸出低通濾波器（濾波電感、電容參數(shù)較大，因此體積大） 輸出精度不高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢、紋波系數(shù)大； 網(wǎng)側(cè)諧波主要是由固定頻率的特征諧波組成； 網(wǎng)側(cè)電流與電壓的相位差角等于晶閘管移相角。2-182.2 整流電路整流電路 高頻開關(guān)電源高頻開關(guān)電源高頻工作的作用高頻工作的作用 調(diào)節(jié)過程快，性能指標(biāo)可以提高； 變壓器、濾波器、磁性元件的體積與重量減小，濾波電感電容參數(shù)值可減小 變換器功率密度提高高頻工作引起的問題高頻工作引起的問題 開關(guān)損耗大； 電磁兼容問題突出 電路復(fù)雜，

13、分布參數(shù)影響大，難度增加2-192.2 整流電路整流電路高頻開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)高頻開關(guān)電源的結(jié)構(gòu) 取消工頻變壓器，采用高頻變壓器 變壓器體積； 電路結(jié)構(gòu)比SCR可控整流復(fù)雜； 通過PWM控制來調(diào)節(jié)高頻DC/DC變換電路的占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定； 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，穩(wěn)定精度高，紋波小，體積小，重量輕。2-202.2 整流電路整流電路高頻變壓器高頻變壓器 鐵芯材料 工頻變：硅鋼片，50Hz，飽和磁密高，電阻率小， 當(dāng)f上升 渦流損耗大，不適于高頻工作 高頻變：鐵芯為軟磁材料，如鐵氧體 鐵芯特點(diǎn)是：飽和磁密低，電阻率高 渦流損耗小，但易飽和，增加氣隙防飽和 變壓器繞組 因?yàn)閒上升 匝數(shù)下降 ，匝數(shù)太少

14、，原副耦合度受影響 為提高原副邊的耦合度，采用“三明治繞法” 2-212.2 整流電路整流電路網(wǎng)側(cè)諧波與功率因數(shù)問題及對(duì)策網(wǎng)側(cè)諧波與功率因數(shù)問題及對(duì)策非正弦條件下的功率因數(shù)定義有功功率有功功率201()2Puidtpp視在功率：視在功率：電壓、電流有效值的乘積，即S=UI功率因數(shù)功率因數(shù)： 定義為有功功率P和視在功率S的比值，即SP畸變系數(shù)：畸變系數(shù)：基波電流有效值和總電流有效值之比位移因數(shù)：位移因數(shù)：基波電壓與電流相位差角的余弦功率因數(shù)等于位移因數(shù)位移因數(shù)和畸變系數(shù)畸變系數(shù)的乘積。2-222.2 整流電路整流電路諧波及功率因數(shù)補(bǔ)償方法諧波及功率因數(shù)補(bǔ)償方法 無源LC濾波補(bǔ)償 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)LC參數(shù)

15、，使其在待濾諧波的頻率處諧振。因此無源參數(shù)，使其在待濾諧波的頻率處諧振。因此無源濾波器原理簡單，補(bǔ)償容量大，成本低，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。濾波器原理簡單，補(bǔ)償容量大，成本低，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。但只能針對(duì)特定次諧波，與系統(tǒng)發(fā)生諧振的可能性，工程但只能針對(duì)特定次諧波，與系統(tǒng)發(fā)生諧振的可能性，工程設(shè)計(jì)應(yīng)特別注意設(shè)計(jì)應(yīng)特別注意LC濾波器的品質(zhì)因數(shù)選擇要恰當(dāng)，一般在60左右LC濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮基波頻率的允許波動(dòng)范圍高次諧波濾波支路的LC參數(shù)，對(duì)基波呈容性，即濾波的同時(shí)也具有基波的容性無功補(bǔ)償作用濾波器參數(shù)的工程設(shè)計(jì)應(yīng)注意防止諧振現(xiàn)象發(fā)生2-232.2 整流電路整流電路 功率因數(shù)校正技術(shù)（PFC） 引入功率

16、因數(shù)校正電路，通過對(duì)該電路開關(guān)器件的高頻引入功率因數(shù)校正電路，通過對(duì)該電路開關(guān)器件的高頻PWM控制，使網(wǎng)側(cè)電源電流按正弦規(guī)律輪廓變化，并保控制，使網(wǎng)側(cè)電源電流按正弦規(guī)律輪廓變化，并保持與網(wǎng)側(cè)電源電壓同相位，則網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)為持與網(wǎng)側(cè)電源電壓同相位，則網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)為1。當(dāng)然也。當(dāng)然也可以控制網(wǎng)側(cè)電源電流與電壓保持一定的電角度，使功率可以控制網(wǎng)側(cè)電源電流與電壓保持一定的電角度，使功率因數(shù)為所需要的值。因數(shù)為所需要的值。 PWM整流技術(shù) 采用全控型開關(guān)器件作為整流電路元件，通過對(duì)該電路采用全控型開關(guān)器件作為整流電路元件，通過對(duì)該電路的開關(guān)器件進(jìn)行高頻的開關(guān)器件進(jìn)行高頻PWM控制，使網(wǎng)側(cè)電源電流按正弦控

17、制，使網(wǎng)側(cè)電源電流按正弦規(guī)律輪廓變化，并保持與網(wǎng)側(cè)電源電壓同相位，則網(wǎng)側(cè)功規(guī)律輪廓變化，并保持與網(wǎng)側(cè)電源電壓同相位，則網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)將為率因數(shù)將為1，當(dāng)然也可以控制網(wǎng)側(cè)電源電流與電壓保持，當(dāng)然也可以控制網(wǎng)側(cè)電源電流與電壓保持一定的電角度，使功率因數(shù)為所需要的值。一定的電角度，使功率因數(shù)為所需要的值。2-242.2 整流電路整流電路PWM整流電路整流電路 單相橋式PWM整流電路 三相橋式PWM整流電路 以電源電壓 us 為參考相位； 采用電流跟蹤PWM控制，使電源電流 is 按正弦規(guī)律變化; 控制系統(tǒng)的高頻PWM控制，在保持輸出電壓 ud 穩(wěn)定的情況下，同時(shí)使網(wǎng)側(cè)電流正弦且與電壓同相位； 詳細(xì)控制

18、策略將在后面分析。2-252.3 直流變換電路直流變換電路 DCDC 直流電路種類繁多，根據(jù)是否有高頻變壓器隔離措直流電路種類繁多，根據(jù)是否有高頻變壓器隔離措施，其電路結(jié)構(gòu)也有相應(yīng)的區(qū)別。施，其電路結(jié)構(gòu)也有相應(yīng)的區(qū)別。非隔離的直流變換電路非隔離的直流變換電路 非隔離直流變換電路不含高頻變壓器，變換電路相對(duì)簡單，非隔離直流變換電路不含高頻變壓器，變換電路相對(duì)簡單，變換效率也較高。最基本的電路有變換效率也較高。最基本的電路有6種：種：Buck電路、電路、Boost電路、電路、Buck-Boost電路、電路、Cuk電路、電路、Sepic電路、電路、Zeta電路電路Buck電路電路 分析時(shí)，LC可作為

19、低通濾波器處理 全控型器件 續(xù)流二極管2-262.3 直流變換電路直流變換電路 工作原理降壓斬波電路及波形 設(shè)開關(guān)管V周期性地通斷，其導(dǎo)通為 ton，關(guān)斷時(shí)間為toff，周期為T，定義占空比為： D=ton / (ton+ toff) = ton / T。 輸出電壓的平均值 Uo為： UoD E 由于0D1，所以輸出電壓小于輸入電壓的，即降壓斬波； 輸出電壓與輸入電壓同極性。 Buck電路工作特點(diǎn)：電路工作特點(diǎn)：V導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電，導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電，V關(guān)斷，電關(guān)斷，電源不供電；源不供電；2-272.3 直流變換電路直流變換電路1onILEt20offILEUt12II 保持輸保持輸出電

20、壓出電壓儲(chǔ)存儲(chǔ)存電能電能 Boost電路電路工作原理0, ton：V導(dǎo)通，D截至，電源給電感L供電，儲(chǔ)能，有：ton, T ：V關(guān)斷，D導(dǎo)通，L釋放能量，與電源一起向負(fù)載供電，有：穩(wěn)定后，應(yīng)有：由此推導(dǎo)出：011UED2-282.3 直流變換電路直流變換電路由于0D1，所以輸出電壓大于輸入電壓的，即升壓斬波；輸出電壓與輸入電壓同極性。電壓升高得原因：電感L儲(chǔ)能使電壓泵升的作用 電容C可將輸出電壓保持住Boost電路的幾個(gè)典型應(yīng)用場所： 1）直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)：電機(jī)制動(dòng)時(shí)的能量向電源回饋 2）用于單相功率因數(shù)校正（PFC）電路 3）用于其他交直流電源中 Boost電路工作特點(diǎn)：電路工作特點(diǎn)：V導(dǎo)通，

21、電感儲(chǔ)能，不給負(fù)載供導(dǎo)通，電感儲(chǔ)能，不給負(fù)載供電，電，V關(guān)斷，電感儲(chǔ)能釋放，與電源一起向負(fù)載供電；關(guān)斷，電感儲(chǔ)能釋放，與電源一起向負(fù)載供電； 2-292.3 直流變換電路直流變換電路ttTEiOOb)a)i1i2I10I20I10tontofftOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20uo用于電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路及其波形 a）電路圖 b）電流連續(xù)時(shí) c）電流斷續(xù)時(shí)用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng) 當(dāng)電機(jī)作制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速將下降，其反電勢EM隨著轉(zhuǎn)速的降低而減小，必有EME ； 要想通過再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源，必須采用升壓電路。 電動(dòng)機(jī)電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)。 直流電

22、源的電壓基本是恒定的，可以不并聯(lián)電容器。2-302.3 直流變換電路直流變換電路1onILEt20offILUt12II 圖3-4 升降壓斬波電路 Buck-Boost電路電路工作原理0, ton：V導(dǎo)通，D截至，電源給電感L儲(chǔ)能，C維持輸出電壓，此時(shí)有：ton, T ：V關(guān)斷，D導(dǎo)通，電電感L釋放能量給電容C和負(fù)載供電，此時(shí)有：電路穩(wěn)定后應(yīng)有：由此可得：01DUED 負(fù)號(hào)表示輸入與輸出反極性；2-312.3 直流變換電路直流變換電路當(dāng)D0.5時(shí)，輸出電壓大于輸入電壓，升壓； 所以：Buck-Boost電路也稱升降壓斬波電路輸出電壓與輸入電壓反極性。 Buck-Boost電路工作特點(diǎn)：電路工作

23、特點(diǎn)：V導(dǎo)通，電感儲(chǔ)能，不給導(dǎo)通，電感儲(chǔ)能，不給負(fù)載供電，負(fù)載供電，V關(guān)斷，電感儲(chǔ)能釋放，向負(fù)載供電；關(guān)斷，電感儲(chǔ)能釋放，向負(fù)載供電； 2-322.3 直流變換電路直流變換電路 Cuk電路電路V導(dǎo)通時(shí)，D截止，E-L1-V回路和R-L2-C-V回路有電流。V關(guān)斷時(shí)，D導(dǎo)通，E-L1-C-VD回路和R-L2-VD回路有電流。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。電路相當(dāng)于開關(guān)S在A、B兩點(diǎn)之間交替切換。 Cuk斬波電路及其等效電路 a） 電路圖 b） 等效電路2-332.3 直流變換電路直流變換電路 穩(wěn)態(tài)時(shí)有： 數(shù)量關(guān)系Tti0C0d V處于通態(tài)的時(shí)間ton，則電容電流和時(shí)間的乘積為I2ton。V處

24、于斷態(tài)的時(shí)間toff，則電容電流和時(shí)間的乘積為I1 toff。由此可得：off1on2tItI1ttDUEEEtTtDononooffon優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（與升降壓斬波電路相比）： 輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動(dòng)很 小，有利于對(duì)輸入、輸出進(jìn)行濾波。 升降壓斬波，輸入輸出反極性2-342.3 直流變換電路直流變換電路Sepic斬波電路1ttDUEEEtTtDononooffon Sepic電路電路工作原理V導(dǎo)通，D截止，EL1V回路和C1VL2回路同時(shí)導(dǎo)電，L1和L2貯能;V關(guān)斷，D導(dǎo)通，EL1C1VD負(fù)載負(fù)載回路及L2VD負(fù)載負(fù)載回路同時(shí)導(dǎo)電，此階段E和L1既向負(fù)載供電，同時(shí)也向C1充電

25、（C1貯存的能量在V處于通態(tài)時(shí)向L2轉(zhuǎn)移）Sepic電路的電源電流和負(fù)載電流均連續(xù)；升降壓，輸入輸出同極性。輸入輸出關(guān)系：2-352.3 直流變換電路直流變換電路 Zeta斬波電路1DUEDo Zeta電路電路工作原理V導(dǎo)通，D截止，電源E經(jīng)V向電感L1貯能;輸入輸出關(guān)系：V關(guān)斷，D導(dǎo)通，則L1VDC1構(gòu)成振蕩回路， L1的能量轉(zhuǎn)移至C1，能量全部轉(zhuǎn)移至C1上之后，VD關(guān)斷，C1經(jīng)L2向負(fù)載供電。Zeta電路的輸入、輸出電流均是斷續(xù)的。升降壓斬波，輸入輸出同極性2-362.3 直流變換電路直流變換電路輸入輸出隔離的直流變換電路輸入輸出隔離的直流變換電路 采用高頻變壓器實(shí)現(xiàn)輸入與輸出的電氣隔離，

26、常用電路有采用高頻變壓器實(shí)現(xiàn)輸入與輸出的電氣隔離，常用電路有5種：正激變換電路、反激變換電路、半橋變換電路、全橋種：正激變換電路、反激變換電路、半橋變換電路、全橋變換電路、推挽變換電路變換電路、推挽變換電路正激變換電路（正激變換電路（Forward） 為Buck插入高頻變壓器后的變型電路 高頻變壓器繞組N1、N2為輸入輸出主功率傳送繞組，N3為磁復(fù)位繞組 正激變換電路2-372.3 直流變換電路直流變換電路 正激電路的原理圖 正激電路的理想化波形SuSiLiSOttttUiOOO開關(guān)S開通后，變壓器繞組W1兩端的電壓為上正下負(fù)，與其耦合的W2繞組兩端的電壓也是上正下負(fù)。因此VD1處于通態(tài)，VD

27、2為斷態(tài)，電感L的電流逐漸增長；S關(guān)斷后，電感L通過VD2續(xù)流，VD1關(guān)斷。變壓器的勵(lì)磁電流經(jīng)N3繞組和VD3流回電源，所以S關(guān)斷后承受的電壓為：iSUNNu)1 (31 工作原理2-382.3 直流變換電路直流變換電路BRBSBHO 磁心復(fù)位過程變壓器的磁心復(fù)位on31rsttNNt開關(guān)S開通后，變壓器的激磁電流由零開始，隨時(shí)間線性的增長，直到S關(guān)斷。為防止變壓器的激磁電感飽和，必須設(shè)法使激磁電流在S關(guān)斷后到下一次再開通的時(shí)間內(nèi)降回零，這一過程稱為變壓變壓器的磁心復(fù)位器的磁心復(fù)位。變壓器的磁心復(fù)位時(shí)間為2-392.3 直流變換電路直流變換電路2oi1NUD UN輸出電壓當(dāng)輸出濾波電感電流連續(xù)

28、時(shí)，有：當(dāng)負(fù)載電流較小而導(dǎo)致電感電流斷續(xù)時(shí)，輸出電壓將有所增加，在負(fù)載空載時(shí)達(dá)到極限的最高電壓為：2oi1NUUN2-402.3 直流變換電路直流變換電路反激變換電路（反激變換電路（Flyback） 為Boost插入高頻變壓器后的變型電路 繞組N1、N2為輸入、輸出主功率傳送繞組，同名端反向 工作過程： 反激變換電路 S導(dǎo)通，VD關(guān)斷，W1繞組的電流線性增長，電感儲(chǔ)能增加； S關(guān)斷后，W1繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場能量通過W2繞組和VD向輸出端釋放。2-412.3 直流變換電路直流變換電路輸出電壓：電流連續(xù)模式：當(dāng)S開通時(shí)，W2繞組中的電流尚未下降到零尚未下降到零。輸出電壓關(guān)系：電流斷續(xù)

29、模式：S開通前，W2繞組中的電流已經(jīng)下降到零已經(jīng)下降到零。輸出電壓高于上述公式的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下， ，因此反激電路不應(yīng)工作于負(fù)載開路狀態(tài)。2oi111NUUNDoU2-422.3 直流變換電路直流變換電路 工作過程 S1與S2交替導(dǎo)通，變壓器一次側(cè)為Ui/2的交流電壓。改變開關(guān)的占空比，就改變二次側(cè)整流電壓ud的平均值，也就改變了輸出電壓Uo。 S1導(dǎo)通時(shí)，二極管VD1處于通態(tài)，S2導(dǎo)通時(shí)，二極管VD2處于通態(tài); 當(dāng)兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，變壓器繞組N1中的電流為零，VD1和VD2都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流。 S1或S2導(dǎo)通時(shí)電感L的電流逐漸上升，兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)

30、，電感L的電流逐漸下降。S1和S2斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為Ui。半橋變換電路半橋變換電路 半橋電路原理圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tTttttttttonUiUiiLiLOOOOOOOO 半橋電路的理想化波形2-432.3 直流變換電路直流變換電路輸出電壓： 由于電容的隔直作用，半橋電路對(duì)由于兩個(gè)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱而造成的變壓器一次側(cè)電壓的直流分量有自動(dòng)平衡作用，因此不容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁飽和。 半橋電路原理圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tTttttttttonUiUiiLiLOOOOOOOO 半橋電路的理想化波形當(dāng)濾波電感L的電流連續(xù)時(shí)： 如果輸

31、出電感電流不連續(xù)，輸出電壓U0將高于上述公式的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下有： 2oi1NUD UN2i12oUNNU 2-442.3 直流變換電路直流變換電路 全橋電路中，互為對(duì)角的兩個(gè)開關(guān)同同時(shí)時(shí)導(dǎo)通，同一側(cè)半橋上下兩開關(guān)交替交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui的交流電壓，改變占空比就可以改變輸出電壓。 當(dāng)S1與S4開通后，VD1和VD4處于通態(tài)，電感L的電流逐漸上升； S2與S3開通后，二極管VD2和VD3處于通態(tài)，電感L的電流也上升。 當(dāng)4個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，4個(gè)二極管都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電感電流，電感L的電流逐漸下降。S1和S2斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為Ui。全

32、橋變換電路全橋變換電路 全橋電路原理圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO 全橋電路的理想化波形2-452.3 直流變換電路直流變換電路l 如果S1、S4與S2、S3的導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱，則交流電壓uT中將含有直流分量，會(huì)在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大的直流 分量，造成磁路飽和，因此全橋電路應(yīng)注意避免電壓直流分量的產(chǎn)生，也可在一次側(cè)回路串聯(lián)一個(gè)電容，以阻斷直流電流。輸出電壓：濾波電感電流連續(xù)時(shí)： 輸出電感電流斷續(xù)時(shí)，輸出電壓Uo將高于上述公式的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下： 2oi12NUD UNi12oUNNU

33、圖 8-23 全橋電路原理圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO圖 8-24 全橋電路的理想化波形2-462.3 直流變換電路直流變換電路 推挽電路原理圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO 推挽電路的理想化波形 推挽電路中兩個(gè)開關(guān)S1和S2交替導(dǎo)通，在繞組N1和N, ,1兩端分別形成相位相反的交流電壓。 S1導(dǎo)通時(shí)，二極管VD1處于通態(tài)，電感L的電流逐漸上升。 S2導(dǎo)通時(shí)，二極管VD2處于通態(tài)，電感L電流也逐漸上升。 當(dāng)兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，VD1和VD2都

34、處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流。S1和S2斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為2倍U Ui i。推挽變換電路推挽變換電路工作過程2-472.3 直流變換電路直流變換電路 推挽電路原理圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO 推挽電路的理想化波形輸出電壓 S1和S2同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于變壓器一次側(cè)繞組短路，因此應(yīng)避免兩個(gè)開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通。 濾波電感L電流連續(xù)時(shí)： 輸出電感電流不連續(xù)時(shí)，輸出電壓Uo將高于上述公式的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下，2oi12NUD UNi12oUNNU 2-482.3 直流變換電路直流變換電路 Cuk電

35、路的能量耦合電容是實(shí)現(xiàn)輸入向輸出負(fù)載輸送能量的關(guān)鍵插入隔離變壓器的插入隔離變壓器的Cuk變換電路變換電路2-492.3 直流變換電路直流變換電路電路優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)功率范圍功率范圍應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域正激正激電路較簡單，成本低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡單變壓器單向激磁，利用率低幾百W幾kW各種中、小功率電源反激反激電路非常簡單，成本很低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡單難以達(dá)到較大的功率，變壓器單向激磁，利用率低幾W幾十W小功率電子設(shè)備,計(jì)算機(jī)設(shè)備, 消費(fèi)電子設(shè)備電源全橋全橋變壓器雙向勵(lì)磁，容易達(dá)到大功率結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，有直通問題，可靠性低，需要復(fù)雜的多組隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百W幾百kW大功率工業(yè)用電源、焊接電源、

36、電解電源等半橋半橋變壓器雙向勵(lì)磁，沒有變壓器偏磁問題，開關(guān)較少，成本低有直通問題，可靠性低，需要復(fù)雜的隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百W幾kW各種工業(yè)用電源，計(jì)算機(jī)電源等推挽推挽變壓器雙向勵(lì)磁，變壓器一次側(cè)電流回路中只有一個(gè)開關(guān)，通態(tài)損耗較小，驅(qū)動(dòng)簡單有偏磁問題幾百W幾kW低輸入電壓的電源 帶隔離變壓器的各種不同電路的比較2-502.3 直流變換電路直流變換電路輸出級(jí)整流輸出級(jí)整流 采用高頻變壓器隔離后的直流變換電路，變壓器副邊的輸采用高頻變壓器隔離后的直流變換電路，變壓器副邊的輸出級(jí)需要再次整流，常用電路有：半波整流、全波整流、出級(jí)需要再次整流，常用電路有：半波整流、全波整流、全橋整流、同步整流等全橋整流、

37、同步整流等應(yīng)用場合應(yīng)用場合 單端變換電路一般采用半波整流，如：正激式變換器、反激式變換器； 雙端變換電路常采用全波整流或全橋整流 同步整流電路主要應(yīng)用于超低輸出電壓場合2-512.3 直流變換電路直流變換電路輸出整流器件輸出整流器件 要求：高頻，管壓降小 器件：肖特基二極管，快速恢復(fù)二極管、MOSFET管半波整流半波整流 正激變換電路 反激變換電路2-52 全波整流電路和全橋整流電路原理圖2.3 直流變換電路直流變換電路全波整流全波整流 優(yōu)點(diǎn)：電感L的電流回路中只有一個(gè)二極管壓降，損耗小，而且整流電路中只需要2個(gè)二極管，元件數(shù)較少。 缺點(diǎn)：二極管斷態(tài)時(shí)承受的反壓較高，對(duì)器件耐壓要求較高，而且變

38、壓器二次側(cè)繞組有中心抽頭，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 適用場合：輸出電壓較低的情況下（100V）。2-532.3 直流變換電路直流變換電路a）全波整流電路b）全橋整流電路全橋整流全橋整流 優(yōu)點(diǎn)：二極管在斷態(tài)承受的電壓僅為交流電壓幅值，變壓器的繞組簡單。 缺點(diǎn)：電感L的電流回路中存在兩個(gè)二極管壓降，損耗較大，而且電路中需要4個(gè)二極管，元件數(shù)較多。 適用場合：高壓輸出的情況下。 全波整流電路和全橋整流電路原理圖2-542.3 直流變換電路直流變換電路同步整流同步整流 采用MOSFET器件，相應(yīng)地，也需要驅(qū)動(dòng)電路，電路復(fù)雜; 優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)電路的輸出電壓非常低時(shí)，可以采用同步整流電路，利用低電壓MOSFET具有非常小的

39、導(dǎo)通電阻的特性降低整流電路的導(dǎo)通損耗，進(jìn)一步提高效率。 同步整流電路2-552.4 逆變電路逆變電路 DCAC 逆變電路分有源逆變、無源逆變兩種方式逆變電路分有源逆變、無源逆變兩種方式 有源逆變電路有源逆變電路有源逆變電路交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)。應(yīng)用場所：直流電機(jī)可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流線繞電機(jī)的串級(jí)調(diào)速、高壓直流輸電主要源逆變電路：三相全橋可控變流電路、雙橋12脈變流電路逆變和整流的區(qū)別逆變和整流的區(qū)別：控制角 不同 0 /2 時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)。 /2 00時(shí)，V12和VD1導(dǎo)通。i iU U00時(shí)，V41和VD4導(dǎo)通。 三電平逆變電路l以U U相相為例分析工作情況2-752.4 逆變電路逆變電路

40、線電壓的電平線電壓的電平 相電壓相減得到線電壓。 兩電平逆變電路的輸出線電壓有Ud和0三種電平。 三電平逆變電路的輸出線電壓有Ud、Ud/2和0五種電平。 三電平逆變電路輸出電壓諧波可大大少于兩電平逆變電路。 三電平逆變電路另一突出優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)主開關(guān)器件承受電壓為直流側(cè)電壓的一半。2-762.4 逆變電路逆變電路 雙DC變換式逆變電路DC變換式逆變電路 Cuk等人在1978年根據(jù)推挽電路的工作原理，提出了一種新型CUK組合式逆變器。 該逆變器由兩組電流可以雙向流動(dòng)的CUK變換器組成，負(fù)載跨接在兩組CUK變換器的輸出端。 兩組CUK變換器按照推挽電路工作原理對(duì)稱工作，實(shí)現(xiàn)交流電壓的穩(wěn)定輸出。負(fù)載D

41、C-DC變換器ADC-DC變換器BUbUaEEsinadcmuuutsin()bdcmuuutp2sinoabmuuuut2-772.4 逆變電路逆變電路 雙半橋變換 雙DC變換式逆變的典型電路可用雙Buck、雙Boost、雙Buck-Boost、雙半橋等組成S1S2D1D2L1C1S3S4D4D3L2C2su1u2u+ +- -+ +- -ou+ -+ -S1S2D1D2L1LoadC1S3S4D4D3L2C2suS1S2D1D2L1LoadC1S3S4D4D3L2C2suS1S2D1D2L1LoadL2susufC 雙Buck變換 雙Boost變換 雙Buck-Boost變換2-782.4

42、 逆變電路逆變電路 電壓方向變換 單DC變換式逆變由單級(jí)DCDC變換器將輸出電壓控制為連續(xù)的正弦半波后級(jí)將連續(xù)正弦半波進(jìn)行換向，使輸出稱為正負(fù)對(duì)稱的正弦波單Buck變換示例如下： 單Buck變換DC-DCDC-DC變換器變換器LoadUs橋式換橋式換向電路向電路正弦半波對(duì)稱正弦波UsS1LCS2S3+ Uac -S4S5+ UL -+Uo-D2-792.4 逆變電路逆變電路高頻鏈逆變電路 為了實(shí)現(xiàn)逆變器的高性能和小型化，Espelage 于1977 年提出了可變高頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)新概念 基本原理是將負(fù)載端工頻變壓器的變壓功能轉(zhuǎn)移到直流環(huán)節(jié)由高頻變壓器實(shí)現(xiàn)。解決變壓器體積和重量問題； 當(dāng)然，這也使

43、逆變器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加，電路的可靠性和效率下降。 逆變電路結(jié)構(gòu)如下：HFAC濾波器濾波器DCDCLFACLoad高頻逆變器 高頻變壓器整流器PWM逆變器2-802.5 交流變換電路交流變換電路 ACAC 電路分為交流調(diào)壓電路、交交變頻電路兩種方式電路分為交流調(diào)壓電路、交交變頻電路兩種方式 概述概述 交流調(diào)壓電路：只改變輸出大小，而不改變輸出頻率，主要交流調(diào)壓電路：只改變輸出大小，而不改變輸出頻率，主要應(yīng)用場所為燈光控制、電機(jī)軟啟動(dòng)、應(yīng)用場所為燈光控制、電機(jī)軟啟動(dòng)、TCR、變壓器一次調(diào)壓、變壓器一次調(diào)壓移相調(diào)壓方式：晶閘管移相觸發(fā)方式調(diào)節(jié)輸出電壓斬控調(diào)壓方式：全控開關(guān)器件，PWM方式調(diào)節(jié)輸出

44、電壓調(diào)功方式：晶閘管通斷方式調(diào)節(jié)輸出功率，（晶閘管過零觸發(fā)） 交交變頻電路：改變輸出頻率，輸出電壓也可以隨之改變，交交變頻電路：改變輸出頻率，輸出電壓也可以隨之改變，主要應(yīng)用于大功率電機(jī)的變頻調(diào)速主要應(yīng)用于大功率電機(jī)的變頻調(diào)速移相方式：晶閘管移相觸發(fā)方式矩陣變換方式：全控開關(guān)器件，PWM方式2-81 的移相范圍應(yīng)為 特點(diǎn)：諧波大、功率因數(shù)低0.6Ou1 u1uoiouVTtOtOttOuuG1 G1uG2OOtt阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路波形VT12.5 交流變換電路交流變換電路Ou1uoiouVTtOtOtOt電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路波形交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓電路晶閘管單相交流調(diào)壓兩個(gè)晶閘管反并

45、聯(lián)兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)組成調(diào)壓開關(guān)；組成調(diào)壓開關(guān)；晶閘管采用移相觸晶閘管采用移相觸發(fā)方式工作；發(fā)方式工作；輸出電壓隨移相觸輸出電壓隨移相觸發(fā)角變化；發(fā)角變化；2-82斬控式交流調(diào)壓RL圖4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3斬控式交流調(diào)壓2.5 交流變換電路交流變換電路采用全控開關(guān)器件，為采用全控開關(guān)器件，為雙向開關(guān)雙向開關(guān)開關(guān)高頻開關(guān)高頻PWM調(diào)制調(diào)制電源正半周：電源正半周：V1和和V3互補(bǔ)導(dǎo)通，互補(bǔ)導(dǎo)通，V1斬波，斬波，V3續(xù)流續(xù)流電源負(fù)半周：電源負(fù)半周：V2和和V4互補(bǔ)導(dǎo)通，互補(bǔ)導(dǎo)通，V2斬波，斬波，V4續(xù)流續(xù)流輸出電壓正比于輸出電壓正比于PWM占空比占空比雙向開關(guān)2-8

46、3 特點(diǎn)斬控式交流調(diào)壓電路波形2.5 交流變換電路交流變換電路 電源電流的基波分量和電源電壓同相位，即位移因數(shù)為1。 電源電流不含低次諧波，只含和開關(guān)周期T有關(guān)的高次諧波。 功率因數(shù)接近1。2-842.5 交流變換電路交流變換電路交流調(diào)功電路相同點(diǎn)相同點(diǎn) 電路形式完全相同完全相同不同點(diǎn)不同點(diǎn) 控制方式不同不同晶閘管觸發(fā)方式：調(diào)壓電路采用移相觸發(fā)，諧波含量大；調(diào)功電路采用過零觸發(fā)，無工頻諧波污染。 交流調(diào)壓電路在每個(gè)電源周期周期都對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行控制。 交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)周期,在斷開幾個(gè)周期,通過通斷周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。2-852.5 交流變換電路交流變

47、換電路三相交流調(diào)壓電路 三相交流調(diào)壓電路a) 星形聯(lián)結(jié)b) 線路控制三角形聯(lián)結(jié)c) 支路控制三角形聯(lián)結(jié)d) 中點(diǎn)控制三角形聯(lián)結(jié)2-86基本原理：相當(dāng)于三個(gè)單相交流調(diào)壓電路的組合，三相互相錯(cuò)開120工作?；ê?倍次以外的諧波在三相之間流動(dòng)，不流過零線。功率因數(shù)接近1。問題：三相中3倍次諧波同相位，全部流過零線。零線有很大3倍次諧波電流。 90時(shí)，零線電流甚至和各相電流的有效值接近。三相四線運(yùn)行三相四線運(yùn)行 三相交流調(diào)壓電路a) 星形聯(lián)結(jié)4.1.2 三相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路2-87三相交流調(diào)壓電路a) 星形聯(lián)結(jié)4.1.2 三相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路 任一相導(dǎo)通須和另一相構(gòu)成回路。

48、電流通路中至少有兩個(gè)晶閘管，應(yīng)采用雙脈沖或?qū)捗}沖觸發(fā)。 觸發(fā)脈沖順序和三相橋式全控整流電路一樣，為VT1VT6,依次相差60。 相電壓過零點(diǎn)定為 的起點(diǎn)， 角移相范圍是0150。三相三線運(yùn)行三相三線運(yùn)行2-884.1.2 三相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路a =0時(shí)：三管全導(dǎo)通，三相運(yùn)行在完整正弦波狀態(tài)；0 a 60：三管導(dǎo)通與兩管導(dǎo)通交替，每管導(dǎo)通180a 。任一相導(dǎo)通須和另一相構(gòu)成回路。60 a 90：兩管導(dǎo)通，每管導(dǎo)通120。任一相導(dǎo)通須和另一相構(gòu)成回路。90 a 150：兩管導(dǎo)通與無晶閘管導(dǎo)通交替，每管導(dǎo)通3002a 。電流諧波次數(shù)為6k1(k=1，2，3，)，和三相橋式全控整流電路交流

49、側(cè)電流所含諧波的次數(shù)完全相同。諧波次數(shù)越低，含量越大。和單相交流調(diào)壓電路相比，沒有3倍次諧波，因三相對(duì)稱時(shí)，它們不能流過三相三線電路。2-89 支路控制三角連接電路支路控制三角連接電路 支路控制三角形聯(lián)結(jié)的三相交流調(diào)壓4.1.2 三相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路 由三個(gè)單相交流調(diào)壓電路組成，分由三個(gè)單相交流調(diào)壓電路組成，分別在不同的線電壓作用下工作別在不同的線電壓作用下工作。單相交流調(diào)壓電路的分析方法和結(jié)論完全適用。輸入線電流（即電源電流）為與該線相連的兩負(fù)載相電流之和。3倍次諧波相位和大小相同，在三角形回路中流動(dòng)，而不出現(xiàn)在線電流中。線電流諧波次數(shù)為6k1(k為正整數(shù))；在相同負(fù)載和a 角時(shí)

50、，線電流中諧波含量少于三相三線星形電路2-902.5 交流變換電路交流變換電路交交變頻電路交交變頻電路晶閘管單相交交變頻單相交交變頻電路由由P組和組和N組反并聯(lián)的晶閘組反并聯(lián)的晶閘管可控整流電路構(gòu)成；管可控整流電路構(gòu)成；晶閘管采用移相觸發(fā)方式工晶閘管采用移相觸發(fā)方式工作；作；觸發(fā)角采用余弦調(diào)制方式，觸發(fā)角采用余弦調(diào)制方式，使整流輸出電壓的值按接近使整流輸出電壓的值按接近正弦變化；正弦變化；輸出電壓頻率由兩組切換頻輸出電壓頻率由兩組切換頻率決定；率決定；ZPN輸出電壓平均輸出電壓圖4-18OuouoP=0P=p2P=p2t輸出頻率越低，整流電路分段數(shù)越多，輸出諧波含量越小輸出頻率越低，整流電路分

51、段數(shù)越多，輸出諧波含量越小2-91交交變頻的整流和逆變工作狀態(tài)交交變頻的整流和逆變工作狀態(tài)a)整流 逆變阻斷圖4-19b)PNttttt整流 逆變阻斷OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP2.5 交流變換電路交流變換電路 交交變頻電路理想化，可等效成正弦波交流電源和二極管的串聯(lián)。 設(shè)負(fù)載阻抗角為 ，則輸出電流滯后輸出電壓 角。 兩組變流電路采取無環(huán)流工作方式，即一組變流電路工作時(shí)，封鎖另一組變流電路的觸發(fā)脈沖。 哪一組工作由io方向決定，與uo極性無關(guān)。 工作在整流還是逆變，則根據(jù)uo方向與io方向是否相同確定。2-92 當(dāng)uo和io的

52、相位差小于90時(shí)，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負(fù)載提供能量的平均值為正，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。 當(dāng)二者相位差大于90時(shí)，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負(fù)載提供能量的平均值為負(fù)，電網(wǎng)吸收能量，電動(dòng)機(jī)為發(fā)電狀態(tài)。 考慮無環(huán)流工作方式下io過零的死區(qū)時(shí)間，一周期可分為6段。1OO23456圖4-20uoiott圖4-20 單相交交變頻電路輸出電壓和電流波形第1段 io 0，反組逆變第2段 電流過零，為無環(huán)流死區(qū)第3段 io 0， uo 0，正組整流 第4段 io 0， uo 0，正組逆變 第5段 又是無環(huán)流死區(qū) 第6段 io 0， uo 0，為反組整流 2.5 交流變換電路交流變換電路2-93晶閘管交交變頻電路的特點(diǎn)晶閘管交交變

53、頻電路的特點(diǎn)2.5 交流變換電路交流變換電路 輸出頻率有限制，當(dāng)采用6脈波三相橋式電路時(shí)，不高于電網(wǎng)頻率的1/31/2。電網(wǎng)頻率為50Hz時(shí)，約為20Hz。 輸出電壓的諧波頻譜非常復(fù)雜，既和電網(wǎng)頻率f fi i以及變流電路的脈波數(shù)有關(guān)，也和輸出頻率f fo o有關(guān)。采用三相橋時(shí)，輸出電壓所含主要諧波的頻率為：6fifo，6fi3fo，6fi5fo，12fifo，12fi3fo，12fi5fo， 輸入電流相位滯后于輸入電壓，輸入功率因數(shù)低。 輸入電流波形諧波含量大，且頻譜復(fù)雜，含：oiin216lffkfoiin2kfff2-942.5 交流變換電路交流變換電路晶閘管三相交交變頻 由三組輸出電壓

54、相位各差120的單相交交變頻電路組成。應(yīng)用于大功率交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。公共交流母線進(jìn)線方式輸出星形聯(lián)結(jié)方式2-952.5 交流變換電路交流變換電路基本思路各相輸出的是相電壓，而加在負(fù)載上的是線電壓。在各相電壓中疊加同樣的直流分量或3倍于輸出頻率的諧波分量，它們都不會(huì)在線電壓中反映出來，因而也加不到負(fù)載上。利用這一特性可以使輸入功率因數(shù)得到改善并提高輸出電壓。直流偏置負(fù)載電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，變頻器輸出電壓很低，各組橋式電路的角都在90附近，因此輸入功率因數(shù)很低。給各相輸出電壓疊加上同樣的直流分量，控制角 將減小，但變頻器輸出線電壓并不改變。改善輸入功率因數(shù)的方式改善輸入功率因數(shù)的方式2-96梯形波輸

55、出控制方式。使三組單相變頻器的輸出均 為梯形波（也稱準(zhǔn)梯形波）， 主要諧波成分是三次諧波。在線電壓中三次諧波相互抵消， 線電壓仍為正弦波。因?yàn)闃蚴诫娐份^長時(shí)間工作在高輸出電壓區(qū)域（即梯形波的平頂區(qū)），角較小，因此輸入功率因數(shù)可提高15%左右。圖4-20正弦波輸出控制方式中，最大輸出正弦波相電壓的幅值為Ud0。在同樣幅值的情況下，梯形波中的基波幅值可提高15%左右。uAN的基波分量圖4-27uOtuABuANuBN 梯形波控制方式的理想輸出電壓波形2.5 交流變換電路交流變換電路 交流偏置2-97 晶閘管交交變頻電路的優(yōu)缺點(diǎn)交交變頻電路的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 效率較高（一次變流），可方便地實(shí)現(xiàn)四象限工作， 低頻輸出波形接近正弦波交交變頻電路的缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 接線復(fù)雜，采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管。 受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低。 輸入功率因數(shù)較低。 輸入電流諧波含量大，頻譜復(fù)雜。應(yīng)用場所場所： 主要用于500kW或1000kW以上的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路中。如軋機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、礦石破碎機(jī)、球磨機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等場合應(yīng)用，異步電機(jī)或同步電機(jī)傳動(dòng)均可。2.5 交流變換電路交流變換電路2-982.5 交流變換電路交流變換電路矩陣式交交變頻電路 是近年